中国冶金地质总局第一地质勘查院 河北廊坊 065201
摘要：简要介绍了高密度电阻率法的基本原理，列举探测效果较好的工程实例，通过对探测成果的物探解析，很好的完成了铁路勘察中的各项物探任务，说明了高密度电阻率法在铁路勘探中是一种有效的探测手段。
关键词：高密度电阻率法；物探解析；铁路勘探
0 引言
随着近些年铁路建设的高速发展，工程物探在铁路勘察中的应用越来越多，高密度电阻率法作为一种阵列式电阻率勘探方法，因其方便、高效、数据密度大、勘探能力强等优点，在铁路勘察中应用广泛，并取得了较好的探测效果。
1 高密度电阻率法概述
高密度电阻率法是日本地质计测株式会社在20世纪80年代中期首先提出的，并通过手动转换实现了野外数据采集（董浩斌和王传雷，2003）。随着近几十年来电法勘探新技术的发展，高密度电阻率法在铁路勘察领域得到了广泛应用，其原理与传统电法完全相同，差别在于高密度电阻率法在野外观测中设置了较高密度的测点，测量时，只需将全部电极布置在固定间距的测点上，进行现场观测。在设计和技术实施上，高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，一次性布置较多数量的电极，而且电极之间可通过多路电极转换器自由组合，这样就可以在一次观测中提取多个剖面的地电信息，使电法勘探能像地震勘探—样使用覆盖式的测量方式（邓居智和刘庆成，2003）。与常规电法相比，高密度电法具有以下优点（王兴泰，1996）：（1）电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；（2）能有效地进行多种电极排列方式的测量，从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息；（3）数据的采集和收录全部实现了自动化（或半自动化），不仅采集速度快，而且避免了由于人工操作导致的误差和错误；（4）可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，根据需要自动绘制和打印各种成果图件，大大提高了电阻率法的智能化程度；（5）与传统电法相比，具有成本低、效率高、信息丰富、解析方便等优点。
2 工作原理及数据处理流程
2.1工作原理
高密度电阻率法属于直流电阻率法，以岩土体的电性差异为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律。一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程，既能反映地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化，同时又能提供地层岩性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力。本文工程实例的野外数据采集采用重庆奔腾地质仪器厂生产的DUK-2A高密度电法仪，测量装置包括主机、电池、多路电极转换器和电极。经现场试验比较α、β、γ等装置的测量结果后，决定采用温纳装置（α排列）。采用对称四极装置方式时，当AM=MN=NB=α时，这种对称等距排列称为温纳装置，其ρs表达式为：
，其装置系数Kα=2πα
测量时，AM=MN=NB=α为一个电极间距，A、M、N、B逐点同时向右移动，得到一条剖面线；AM、MN、NB增大一个电极间距，A、M、N、B逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
2.2数据处理流程
高密度电法数据处理工作全部是在计算机上进行的。处理工作一般分预处理、处理和处理成果图三步进行。高密度电阻率法数据处理所测得的视电阻率，经数据格式转换、数据预处理、地形校正、正演和反演计算，最后得到视电阻率成像色谱图并对其进行地质解释。
3 工程实例
某铁路位于浙江省中东部，经过的地貌单元主要有河谷平原区、低山丘陵区、丘陵台地区和滨海平原区。基岩主要为砂岩、砾岩、玄武岩、凝灰岩等，地表为第四系砂质黄土。根据过往物探资料显示，砂岩电阻率在101～102欧姆米、玄武岩电阻率在102～105欧姆米之间，砾岩电阻率为101～104欧姆米、凝灰岩电阻率在102～105欧姆米之间。第四系覆盖层电阻率一般低于100欧姆米；断层破碎带内含水导致电阻率明显下降。综合以上电阻率特征，具备物探工作前提条件。工区适合采用电法勘探。
3.1查找岩体破碎带
某隧道采用高密度电阻率法，电极距10米，温纳装置。采用RES2DINV软件对原始数据编辑处理，反演成图，同时进行了地形校正。基岩电阻率为200～1500欧姆米，局部电阻率相对较低，电阻率一般小于200欧姆米，等值线出现低阻异常圈闭，推断岩体破碎导致，3处岩体破碎区见图1。
图1 高密度电阻率剖面图查找岩体破碎带
3.2查找断层
某隧道采用高密度电阻率法，电极距10米，温纳装置。采用RES2DINV软件对原始数据编辑处理，反演成图，同时进行了地形校正。图中可以看出在地表里程DK190+110～DK190+135之间存在一处低阻异常，低阻区影响延伸至剖面底部，等值线无闭合趋势，结合区域地质调查成果，推测地表里程DK190+110～DK190+135附近存在断层破碎带，倾向大里程方向，倾角约为72度。见图2。
图2 高密度电阻率剖面图查找断层
4 结论
高密度电阻率法在铁路勘探中基本能够完成如下探测任务：划分土石和岩层风化界面、划分岩性分界面、查找岩体破碎带及断层破碎带、探查地下空洞等。高密度电阻率法对地下地质体的分辨能力高，加上目前高密度电法测量仪器的自动化和轻便化，使得其能够更加方便的投入到野外探测工作中，更为高效的为铁路勘探项目服务。在一定条件下，高密度电阻率法在铁路勘探中有其突出的优势。
高密度电阻率法的基本原理是常规电法，所以它依然具有常规电法固有的制约因素，主要体现在：地形的影响、探测体埋深过大、探测成果的多解性等方面。因此，在铁路勘察中，需要根据探测目的合理选择合适的物探方法，再结合钻探资料及其它地质调查资料，必能起到事半功倍的效果。相信随着现代科技水平的提高，仪器和处理软件的优化，高密度电阻率法将在铁路勘察领域发挥出越来越重要的作用。
参考文献：
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论文作者:许伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：电阻率论文; 高密度论文; 电极论文; 物探论文; 地质论文; 铁路论文; 测量论文; 《基层建设》2018年第28期论文;